[原创] 中芯国际的14nm机会
2020-04-16
14:00:03
来源: 半导体行业观察
在中芯国际今年3月发布的2019年财报中显示，其第一代14nmFinFET技术已进入量产，并已贡献了约1%的晶圆收入。公司表示，其14nm预计在2020年稳健上量，第二代FinFET技术平台将持续客户导入。
自中芯国际14nm进入量产以后，其订单情况就备受业界的关注。近日，财联社的相关报道称，中芯国际与嘉楠科技合作的14nm矿机芯片已完成测试，将于今年第二季度量产出货。另外，台湾媒体电子时报也在今年一月报道称，中芯国际夺得了华为海思的14nm FinFET代工订单。
根据目前代工厂的情况来看，拥有14nm技术的企业包括英特尔、台积电、三星、格罗方得、联电等。中芯国际则是继它们之后，首先掌握14nm技术并实现量产的本土企业。
从市场对14nm工艺的需求上看，根据相关统计显示，在2019年上半年，整个半导体销售市场规模约为2000亿美元，其中65％芯片采用14nm制程工艺。有业内人士认为，在一段时间内，14nm会成为绝大多数中高端芯片的主要制程。这也说明，该节点仍然是当前最具市场价值的制程工艺之一。
从每个代工企业14nm表现的情况中看，根据台积电在2019年Q4财报数据显示，其16nm及以下更先进制程工艺的收入占比最高，占晶圆总收入的56%。其中，7nm出货量占晶圆总收入的35%，而其16nm则为仅次于7nm，占比为20%。据相关报道显示，台积电16nm跟7nm工艺一样是高性能节点，所以需求一直很高，包括12nm工艺在内共有4种改进版（台积电的12nm是其16nm工艺的第四代缩微改良版本），联发科的Helio、NVIDIA的Pascal、Turing显卡都是使用的这一代工艺（其中，英伟达的Pascal被市场众多人士认为是它近年来表现最好的一代GPU，而这款GPU采用的正是台积电的16nm FinFET工艺）。
三星14nm FinFET先于台积电推出，因此也抢下了当年苹果、高通的订单。经过几年的发展，三星的14nm工艺也衍生出了多个版本，包括14nm LPE、14nm LPP、14nm LPC、14nm LPU及11nm LPP。时至今日，三星的14nm工艺技术仍然活跃在市场当中，据三星和百度的公告显示，百度昆仑人工智能处理器将以三星的14nm为基础，在2020年初打造云端服务器处理器。
在14nm节点上，英特尔也曾推出了几个不同的版本，包括2014年推出的用于移动处理器的14nm Broadwell、2015年推出了其第二代14nm产品Skylake、第三代14nm产品KabyLake（官方将这种工艺优化命名为“14nm+”）、2017年英特尔又推出了第四代14nm产品Coffee Lake、而后又推出第五代14nm产品Coffee Lake-R。英特尔的14nm技术伴随着五代酷睿处理器成长到了十代酷睿，至今也没有淡出市场，甚至还有消息显示，英特尔的14nm产能已供不应求。为了解决这个问题，今年3月，英特尔宣布，第十代酷睿将增加新的产地——越南封装厂，这将为英特尔解决很大一部分14nm产能问题。
此外，格罗方德将无限期暂停7nm LP工艺的开发，以便将资源转移到更加专业的14nm和12nm FinFET节点的持续开发上。据悉，格芯14LPP主要用于制造计算、互联网、移动、服务器市场的低功耗SoC等领域。
同样停止了7nm研发的还有联电，其14nm FinFET工艺在2017年实现量产，主要针对的是高性能和低功耗需求的应用领域，如：用于人工智能的CPU或GPU、高端应用处理器、手机基频、FPGA / CPLA、Cable Modem/ WLAN / WiFi、高端消费性电子类应用以及汽车应用中的极高频雷达(mmWave Radar) /先进驾驶辅助系统(ADAS)和信息娱乐处理器。但据Digitimes的报道称，联电虽然已经推出14nm制程，但由于良率迟迟无法突破，其营收占比一直都在个位数以下。
由一二线的晶圆代工厂在14nm/16nm上的表现来看，14nm在AI芯片、高端处理器以及汽车等领域都仍具有可发展潜力。同时，这些领域也为中芯国际14nm的发展提供了机会。根据中芯国际所透露的关于14nm进展中显示，其14nm真正营收和产能放量会是在2020年底，主要的应用包含高端消费电子产品、高速运算，低阶AP和基频、AI、汽车应用等。
在AI方面，伴随着人工智能与区块链的发展，相关芯片需求量有所增加。根据中国物联网发展年度报告显示，2016年全球人工智能芯片市场市场规模达到24亿美元，预计到2020年将达到146亿美元，发展空间巨大。而这也将成为中芯国际提供了赢得本土企业订单的好机会。
根据嘉楠的招股书显示，嘉楠正在开发28nm AI芯片的第二代产品，并计划在2020年第一季度开始量产，而计划在2020年下半年推出第三代AI芯片将使用12nm制程技术，并且预计将适用于边缘和云计算。而嘉楠与中芯国际已经在14nm方面产生了一些合作，基于此，按照嘉楠的发展规划，或许中芯国际也能打入其AI芯片的供应链中。
同时，根据中芯国际2019年Q2季度财报电话会议中消息显示，作为第一代FinFET技术，中芯国际的14纳米技术进展顺利。公司已经进行了数十个流片包括14nm和12nm。其FinFET技术已准备好用于自动相关应用，并成功实现流片输出。这也会将中芯国际的FinFET产品组合扩展到汽车领域。
中国在纯晶圆代工市场中的份额迅速增长（从2015年占整个纯晶圆代工市场的11％，到2018年占19％的份额），吸引了许多纯晶圆代工厂落地中国大陆。但在如今贸易形势的不稳定的情况下，一些上游设计企业为了分散风险，开始将其订单转移至中国大陆的企业，这也为中芯国际提供了发展的机会。根据中芯国际财报中显示，2019 Q4来自中国大陆和香港的收入占比从去年同期的57.5%提升至65.1%。
与此同时，自去年开始，有些一线晶圆代工厂的多条产线就处于满载状态，巨大的市场需求，让这些一线晶圆代工厂延长了交付周期。上游企业要保障产品的及时推出，也许会将其订单转向包括中芯国际在内的二线晶圆厂。
而上游企业能够将其订单转至中芯国际，不仅是因为中芯国际在先进制程上的良率有所保证，也有一部分原因是成本的问题。伴随着相关设备的成熟，也会有一些国产设备进入到晶圆代工中，有利于放大二线晶圆代工企业的利润空间。因此，在与一线晶圆代工厂在成熟工艺上进行竞争时，二线晶圆代工企业所能提供的14nm以下的制程服务，更强调成本优势。
在多种因素的作用下，或许将会有更多的上游企业转单到中国大陆的晶圆代工。为了能够承接这些上游芯片设计公司的代工订单转移，中芯国际也做了扩产计划。自今年以来，中芯国际已经对外公布了4 笔用作于生产晶圆的设备大订单，合计总金额超过 22 亿美元。
在14nm方面，中芯南方厂是国内首条14纳米生产线，该工厂也是中芯国际最先进的生产基地。据报道，中芯南方厂将建成两条月产能均为3.5万片的集成电路先进生产线。
中芯国际同样在14nm方面做了扩产计划，根据其财报显示，2019年中芯国际计划实际用于晶圆厂的资本开支约为 20 亿美元，其中12亿美元将用于兴建上海 14nm FinFET 工艺的 12 英寸晶圆厂。中芯国际联席CEO梁孟松也在2019年四季度财务说明会上表示，14nm制程的产能将分三个阶段逐步提升，即从19年底的3，000片/月逐步提升至今年底15，000片/月，实现14nm FinFET第一个工厂的1/2产能建设。
正如中芯国际在其财报会议中所表示的那样，未来几年的宏观环境预期复杂，半导体产业的发展仍将充满挑战。然而，5G、人工智慧等领域的兴起将大幅提振市场需求，为半导体产业的发展带来新的历史机遇。这些新兴应用的提速发展将进一步提振半导体产业的市场需求。当前中芯国际的发展正处于前所未有的历史机遇期。
但我们也必须看到，行内领先厂商在14nm上已经有多年的生产经验，产线折旧已经完成，中芯国际在成本上与其他厂商竞争没有优势。而在技术上，领先的台积电和三星已经把工艺推进到5nm。
对于本土晶圆代工龙头中芯国际来说，还有很长的一段路要走。
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